1.一种车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:汽车前照灯模型的建立;
步骤2:视距链路分析;
步骤3:非视距链路分析;
步骤4:系统噪声分析;
步骤5:光电探测器接收信号的分析。
2.根据权利要求1所述的一种车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型的设计方法,其特征在于:所述步骤1任意前照灯光照强度表达式为:IT(a,b) (1)
其中,a和b为前照灯出射光线方向与前照灯灯轴方向的水平夹角和垂直夹角;
被照射路面或光电探测器表面任意位置的照度表达式为:
其中,φ为光通量;S为被照射路面或光电探测器表面相对应的面积;ω为光线立体角;
r为光线出射点与被照射路面内的点或光线出射点与光电探测器表面的直线距离,c为汽车前照灯出射光线方向与被照射路面法线或前照灯出射光线方向与光电探测器表面法线的夹角。
3.根据权利要求1所述的一种车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型的设计方法,其特征在于:所述步骤2中的视距链路为车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型通信时前照灯I(1)和前照灯Ⅱ(2)没有经过路面反射直接入射到光电探测器I(3)和光电探测器Ⅱ(4)的光线,所述光电探测器I(3)和光电探测器Ⅱ(4)接收到的视距链路功率为:LOS
其中,Pj 为光电探测器j从系统视距链路接收的总功率;aij和bij为汽车前照灯i和光电探测器j组成的视距链路与前照灯i灯轴方向的水平夹角和垂直夹角;cij为汽车前照灯i和光电探测器j组成的视距链路与光电探测器表面法线的夹角;rij为汽车前照灯i到光电探测器j之间的直线距离;ψ为光电探测器I3和光电探测器Ⅱ4接收的视场半角。
4.根据权利要求1所述的一种车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型的设计方法,其特征在于:所述步骤3的具体步骤为:步骤3.1:当前照灯I(1)光线引起路面反射时,路面上反射点A的亮度为:其中,cA为反射点A的入射光线在路面上投影的反向延长线和反射光线在路面上的投影的夹角;dA为光线入射角,即A点入射光线与路面法线的夹角;r(cA,tandA)为沥青或者水泥路面的在A点的亮度系数;hTX为汽车前照灯I(1)距离路面的垂直高度;
步骤3.2:前照灯I(1)在路面反射点A的光照强度为:其中,SA为反射点A处的反射面积;
步骤3.3:将前照灯I(1)在反射点A的发射光作为发光强度为 的二次光源,光电探测器I(3)和光电探测器Ⅱ(4)从单位反射面积A处接收的光功率为:其中, 为前照灯I(1)在路面可以发生反射区域内的A点的产生的照度;rA‑RX‑j为反射点A到光电探测器j的直线距离;θA‑j为反射点A和光电探测器j组成的非视距链路与光电探测器表面法线方向的夹角;LER为汽车前照灯I(1)的发光效能;Ar为光电探测器表面积;
步骤3.4:将前照灯I(1)和前照灯Ⅱ(2)在路面发生反射的区域分别记为S1和S2,A和A’分别为S1和S2内的反射点,所以光电探测器I(3)和光电探测器Ⅱ(4)从前照灯I(1)和前照灯Ⅱ(2)在路面的反射范围内接收的非视距链路功率为:其中,S1和S2为前照灯I(1)和前照灯Ⅱ(2)在路面上分别对应的反射区域,A和A’分别为区域S1和S2内的反射点; 为光电探测器j接收的非视距光功率。
5.根据权利要求1所述的一种车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型的设计方法,其特征在于:所述步骤4的系统噪声包括散粒噪声、码间干扰噪声以及加性高斯白噪声表示的热噪声,具体步骤为:步骤4.1:散粒噪声对车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型的干扰为:其中, 为光电探测器j散粒噪声的方差;q为电子电荷量;R为光电探测器的响应率;B为系统带宽;Ibg为接收到的背景噪声电流;I2为背景噪声的噪声带宽因子;
步骤4.2:由于多路径效应产生的码间干扰噪声为:
其中, 光电探测器j的码间干扰噪声的方差;
步骤4.3:加性高斯白噪声表示的热噪声为:
其中, 为热噪声的方差;k为玻尔兹曼常数;Tk为绝对温度;Γ为晶体管信道噪声因子;G为开环电压增益;gm为晶体管反电导率;η为单位面积光电探测器的固定电容;I3为热噪声的晶体管信道噪声电流。
6.根据权利要求1所述的一种车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型的设计方法,其特征在于:所述步骤5的具体步骤为:步骤5.1:车与车之间两输入两输出可见光通信系统模型采用二进制振幅键控调制技术和光电探测器直接检测计算进行信息的调制和接收,所以采集信号的信噪比定义为:其中,SNRj为光电探测器j信噪比;
步骤5.2:对光电探测器I(3)和光电探测器Ⅱ(4)采集信号的信噪比进行最大比合并,得出系统最终的信噪比,计算式如下:步骤5.3:根据车间两输入两输出可见光通信系统的信噪比计算出系统误码率:其中,Q(x)为用于计算标准高斯分布的尾部概率的函数。